Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е издание, 1993) (1141982), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Однако, если учесть, что падает и тонг!ость измерений НП (см. табл. 21.2), то точностные характеристики активного и пассивного режимов при малом числе видимых НИСЗ оказываются сравнимыми. При большом числе видимых НИСЗ ()5) точность местоопределения в пассивном режиме оказывается выше. 24.2.
ТОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СЕТЕВЫХ СРНС В ОТНОСИТЕЛЬНОМ РЕЖИМЕ Стремление к повышению точности местоопределения с помощью РНС привело к использованию этих систем в так называемом отчосительном, или дифференциальном, режиме (см. гл. 20). Особое внимание он привлек к себе в связи с созданием сверхдлинноволновой РНС «Омега» !171]. Этот режим состоит в определении взаимного расположения двух движущихся или неподвижных П с целью компенсации сильнокоррелнрованных составляющих ошибок навигационных определений. При 314 В относительном режиме погрешность навигационных определений складывается из трех слагаемых, первые два из которых представляют собой погрешности определений на пунктах 1 и 2, обусловленные некомпенсируемыми погрешностями нахождения вектора НП, а третье - — погрешность за счет неполной компенсации коррелированных погрешностей нахождения вектора НП, вызванных различным их преобразованием в ошибки навигационных определений вследствие различия матриц преобразования С~ и Сг в пунктах 1 и 2.
Представляет интерес рассмотреть ряд частных случаев использования относительного метода, вытекающих из равенства (21.1). Случай 1. Пусть оба пункта 1 и 2 находятся столь близко один к другому, что практически справедливым оказывается равенство С~=С»=С. При этом выражение (21.1) трансформируется в равенство: К, =(С' Клв С) ' + (С" К,„'С ) '. (21.2) Если при этом на каждом из пунктов результаты измерения равно- точны и независимы, т, е. (21.3) 315 Кл,=а,!, таком методе точность определения взаимного расположения П оказывается тем выше, чем ближе размещены эти объекты.
Если в качестве одного объекта используется неподвижный контрольный пункт (КП), установленный в точке с известными координатами, то на определенном расстоянии от этого КП возможно более высокоточное, чем в обычном режиме, определение координат любого П, на который передаются результаты измерений на КП в том или ином виде. Благодаря своей повышенной точности относительный метод привлек к себе внимание и создателей сетевых СРНС [191) . Пусть навигационные определения проводятся двумя П в двух близких точках пространства по одному и тому же созвездию НИСЗ, причем ошибки нахождения НП записываются в виде ЛЙг = ЛЙы + ЛЙО, ЛЙт = ЛЙ«т + ЛЙО, где ЛЙ„ь ЛЙ,т — некомпенсируемые погрешности НП в пунктах 1 и 2, ЛЙо — зависимые составляющие погрешности НП в тех же пунктах.
Вычисляя относительную погрешность бц,р навигационных определений на пункте 1, можно получить выражения для корреляционной матрицы К«ошибок навигационных определений: )4« — — (СтКае Ст) +(С~ Клг С~) +((Ст — С~) Кло(Ст — С)~ (21.1) ' где о, — среднеквадратическое значение погрешности нахождения составляющих вектора К, 1=1; 2 — номер пункта, ! — единичная матрица, то из (21.2) получим К, = (С' С) ( о~ + о~~.
(21.4) Выражение (21.4) показывает, что точность относительного метода в рассматриваемом случае характеризуется матрицей (С"С) ', связь которой с ГФ уже устанавливалась в гл. 18. Рассмотрим, в каком соотношении находятся в этом случае полный баланс ошибок (см. гл. 16) и баланс независимых ошибок аь фигурирующих при анализе точностных свойств относительного метода. Погрешности измерений, возникающие вследствие неточностей синхронизации излучений, одинаковы на обоих пунктах и жестко коррелированы. При относительном методе эти ошибки могут быть компенсированы.
Г1огрешности распространения радиоволн при совпадении пунктов 1 и 2 также компенсируются, если на обоих пунктах используются одинаковые модели ввода поправок на распространение радиоволн. Здесь уместно отметить, что исследованный в гл. 5 (см. также !!38]) 2-частотный алгоритм коррекции ионосферных поправок превращает соответствующую коррелированную составляющую погрешности в случайную с некоторой эквивалентной дисперсией, которая может и превышать саму исходную погрешность.
При относительном режиме это приводит к ухудшению точности, поэтому 2-частотную компенсацию погрешностей вследствие распространения радиоволн в этих случаях использовать нецелесообразно. Будем считать далее, что погрешности обработки на приемном конце в пунктах 1 и 2 не коррелированы. При этом предположении допускаемая неточность приводит к пессимистической оценке точностных свойств относительного метода. В соответствии с данными табл. 16.1 некомпенсируемая погрешность а~ в 2...10 раз меньше, чем в обычном режиме навигационных определений.
На самом деле выигрыш будет больше, так как в проведенном анализе не учитывались погрешности эфемерид, которые также компенсируются при принятых условиях. Уравнение (21.4) показывает, что относительный метод эффективен, если о~~+о т(о~ч, где а~д — дисперсия коррелированной части ошибок нахождения вектора НП в пунктах 1 и 2. Случай 2. Пусть теперь пункты 1 и 2 находятся на некотором удалении один от другого. Если при этом справедливо условие (21.3), то равенство (21.1) принимает вид К, =(С', С) а', +(С; С) о,'+(ЛС ЛС) п~а. (2!.5) Выражение (21.5) показывает, что в рассматриваемом случае первое и второе слагаемые практически аналогичны правой части 316 равенства (21.4).
Отличие от случая 1 состоит в том, что разложение общей ошибки ЛК на составляющие ЛЕ,~ и ЛЙд само зависит от удаления пунктов 1 и 2 один от другого. Можно показать, что в ССРНС независимые погрешности о~ и оь фигурирующие в (21.5), практически не меняются при различных взаимных расположениях НИСЗ и определяющихся в относительном режиме пунктов 1 и 2. Установим теперь, как определить значение ЛС в формуле (21.5), определяющее вклад коррелированных погрешностей ЛЕ, в погрешность навигационных определений в относительном режиме. Учитывая, что пункты ! и 2 находятся близко один к другому, нетрудно показать, что д Лх+ д ~У+ д (21.6) дх где Лх, Лу и Лг — расстояния между пунктами 1 и 2 по соответствующим осям координат.
Поскольку элементы матрицы С— первые производные от навигационной функции по определяемым элементам матрицы ц, элементы матрицы ЛС вЂ” вторые производные от упомянутой функции. Выражение (21.6) показывает, что вклад коррелированных ошибок обусловлен изменением ГФ. Это изменение, как видно из предыдущих глав, невелико, особенно при большом числе видимых НИСЗ. Поэтому влияние 3-го слагаемого выражения (21.5) малосущественно, если наблюдения в пунктах 1 и 2 проводятся по одному и тому же созвездию НИСЗ. ГЛАВА 22 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 22.1.
АВТОМАТИЗАЦИЯ НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ И ШТЕВМАНСКИХ РАСЧЕТОВ Требования точности и оперативности обсерваций, предъявляемые к СРНС, могут удовлетворяться только путем автоматизации процесса навигационных определений. Автоматизации подлежат все основные операции: поиск и обнаружение сигналов выбранного созвездия НИСЗ, слежение за сигналами и измерение РНП, прием и декодирование служебной информации, решение навигационных и дополнительных (сервисных) задач, контроль работоспособности аппаратуры, индикация и регистрация результатов решений.
317 Наметились два направления автоматизации бортовой аппаратуры потребителей (БАП). Первое из них связано с использованием в комплекте БАП специализированной, но единой ЭВМ. Второе — с применением рассредоточенных вычислителей. Применение ЭВМ в БАП значительно расширяет возможности навигационного комплекса и позволяет решать ряд дополнительн ных штурманских (сервисных) задач, состав которых зависит о т п ратуры к азначения аппаратуры. Так, для самолетной аппарат числу таких задач в первую очередь относятся: хранение координат поворотных пунктов маршрута и промежуточных аэродромов, расчет и хранение параметров линии заданно го ут, расчет главно- и частно-ортодромических координат, расчет времени полета до очередного поворотного пункта маршрута, расчет высоты полета и т.
д. а а Расширение круга задач, решаемых радионавига ионной ап р турой, в значительной мере облегчает работу штурмана, повышает эффективность использования навигационных средств н способствует их более широкому внедрению в практику. Более того, создание навигационных комплексов на базе ЭВМ открывает определенные перспективы для реализации автоматизированных систем управления движением объектов. Тщательная отработка математического обеспечения (МО) позволила при ограниченных вычислительных возможностях микропроцессора обеспечить решение навигационной и сервисных ю й задач.
Одной из важных особенностей аппаратуры, способ т с вующе ее высоконадежной работе, является автоматическая проверка работоспособности н поиск неисправностей. Внедрение микропроцессоров и больших интегральных схем (БИС) наряду с совершенствованием математического обеспечения позволяет построить простую, надежную и дешевую аппаратуру. 22.2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАТЕМ*ТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Математическое обеспечение аппаратуры потребителей сетевой СРНС распадается на две части: первичную (ПО) и вторичную (ВТО) обработку информации. Первичная обработка решает задачи поиска и обнаружения сигналов, слежения за ними, измерения радионавигационных параметров, приема и декодирования служебной информации.
Вторичная обработка предназначена для решения навигационно-временной задачи и на этой основе — для решения набора сервисных задач, а также для управления ПО, для управления вводом и выводом необходимой информации при реализации каждого из используемых режимов. Навигационно-временная задача (НАВЗ) состоит в определении пространственных координат и составляющих вектора скорос- тн потребителя, а также поправок к шкале времени и частоте, задаваемых его бортовым генератором. Навигационно-временная задача решается в результате обработки информации, подготовленной системой ПО: измеренных РНП (временная задержка сигнала н доплеровское смещение его частоты) н служебной информации (эфемериды НИСЗ, поправки к шкалам времени и частоты его бортового генератора).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
